[发明专利]一种本征自修复两性离子水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种本征自修复两性离子水凝胶及其制备方法。本发明采用聚琥珀酰亚胺作为材料主体，选择嘧啶化合物、胺类化合物等对聚琥珀酰亚胺进行开环反应和交联反应，制备本征自修复两性离子水凝胶材料。该两性离子水凝胶具有自修复功能、生物降解性和较好的生物相容性；本发明制备方法过程简单、成本低。

技术领域

本发明涉及水凝胶及其制备领域，具体涉及一种本征自修复两性离子水凝胶及其制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

水凝胶材料在柔性电子领域、可穿戴设备、伤口愈合和软骨修复具有重要的潜在应用价值。如，两性离子水凝胶材料，由于其分子链段中同时带有正负电荷，可以通过离子溶剂化作用与水分子结合，能够束缚大量的水分子而使水分子保留在材料结构中，可维持很好的湿性环境；同时，两性离子聚合物材料表面形成的水合层，具有很强的抗非特异性蛋白吸附的性能和生物相容性，因此能够有效地抗蛋白粘附，及抵抗异体排斥和细菌贴附，表现出较好的生物相容性。

然而，目前水凝胶仍存在一些问题，一方面，如变形易破碎，破坏不可恢复，寿命较短；另一方面，水凝胶大都采用不可生物降解的主链段，无法应用于需生物降解的特殊应用领域，这些问题极大限制了水凝胶的应用。开发具有自修复功能和生物降解功能性的水凝胶成为了新的研究方向。然而，这种具有自修复性和降解性的水凝胶还存在一些难以忽视的问题，比如自修复性能差、制备方法不够简便、制备成本比较高等。如现有水凝胶分子结构中常采用引入的基于脲基嘧啶酮单元UPy的四重氢键单元，其引入方式和制备过程复杂繁琐、成本高。

聚天冬氨酸类高分子材料具有可生物降解、生物相容性好、毒性低、合成方便、易与药物键合等优点，被认为是一类相当有应用前景的生物医用高分子。国内外学者对这类材料进行了许多研究。相比于其它可降解的高分子材料，聚琥珀酰亚胺(PSI)通过L-天冬氨酸的热缩聚制备获得，通过选择不同的亲核试剂对PSI进行开环反应，可以制备一系列侧链官能团修饰的聚天冬氨酸的衍生物。聚合物的主链为聚氨基酸，这从根本上保证材料良好的生物可降解性和生物相容性。其次，L-天冬氨酸原料易得，可再生性好。而且通过改变PSI开环试剂的种类和比例，可以对聚合物的结构和性质进行调控和设计，以实现不同的用途目的。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种本征自修复两性离子水凝胶，该两性离子水凝胶具有自修复功能和生物降解性。

本发明的第二目的在于： 提供一种本征自修复两性离子水凝胶的制备方法，该制备方法有效实现两性离子水凝胶的自修复功能，且制备过程简单、成本低。

本发明的目的通过以下方式来完成：

一种本征自修复两性离子水凝胶，所述具有本征自修复性聚氨基酸衍生物是利用Rn—NH₂化合物、Rm—NH₂化合物、含R₁、R₂、R₃基团的氨基化合物对聚琥珀酰亚胺进行开环反应，并进一步进行季胺化反应和利用NH₂—R_X—NH₂化合物交联反应得到；

所述本征自修复两性离子水凝胶的化学结构式如下所示：

其中，n为10～1500的整数，x为1～1400的整数，y为1～1400的整数，z为1～1400的整数，g为1～1400的整数；R₁为1～6碳原子的亚烷基；R₂、R₃为H、甲基或乙基；R₄为0～6碳原子的亚烷基；Y^-为COO^-或 SO₃^-；